[发明专利]一种基于光纤光栅的力/力矩传感器标定方法

摘要

本发明公开了一种基于光纤光栅的力/力矩传感器标定方法，该标定方法包括：(1)在眼科显微手术器械末端沿轴向等间距布置三根光纤光栅，每根光纤光栅分布2个光栅，其中相邻光纤光栅在眼科显微手术器械末端截面上的夹角成120度；(2)建立X轴和Y轴，获取眼科显微手术器械末端受压过程中的力与波长的变化；(3)获取眼科显微手术器械末端轴向受扭过程中的扭矩与波长的变化；(4)建立眼科显微手术器械末端力、力矩与差分后的波长变化的关系；(5)标定传感器的精度。根据本发明实施例提供的一种基于光纤光栅的微力/力矩传感器标定方法，可同时对眼科显微手术器械末端力和力矩进行标定。

主权项

1.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅的力/力矩传感器标定方法，其特征在于，所述标定方法包括如下步骤：(1)在眼科显微手术器械末端外表面沿轴向等间距布置三根光纤光栅(每根光纤光栅分布2个光栅)，其中所述相邻光纤光栅在器械末端截面上的夹角成120度。(2)将器械末端固定在三自由度平台上，设定其中一根光纤光栅朝上为X轴，与其垂直的方向为Y轴。控制平台的移动使得器械末端与高精密天平接触，通过高精密天平得到器械末端X轴和Y轴方向上的力，通过解调仪得到器械末端发生形变时光栅波长的变化。(3)在器械的末端垂直轴向方向固定一根悬臂梁，控制平台的旋转使得悬臂梁末端与高精密天平接触，通过悬臂梁末端与器械末端之间的距离得到器械末端力矩，通过解调仪得到器械末端发生扭转时光栅波长的变化。(4)建立器械末端径向力F和轴向力矩Mz与差分后的波长变化ΔSi(i＝1,2,3,4,5,6)的关系，求出各个K值：其中，ΔS_i为各段光栅波长的变化量Δλ_i与其变化和的平均值之差，(5)通过对其不同方向进行测量，标定光纤光栅力/力矩传感器的精度。